张天恩，李子杰，费坤，詹雪洁，高沪宁，张铭，马友华*

（1.农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室，安徽农业大学资源与环境学院，合肥 230036；
2.泗县农业农村局农发办，安徽宿州 234300）

高标准基本农田是指通过农村土地整治形成的集中连片、设施配套、高产稳产、生态良好、抗灾能力强且与现代农业生产和经营方式相适应的基本农田[1]。高标准农田建设通过施行水利、林业、科技、田间道路等措施，达到了经济效益与生态及社会效益的结合，同时对耕地质量的提升起到至关重要的作用。

《全国高标准农田建设总体规划》（以下简称《规划》）提出，“十二五”期间建成高标准农田0.27 亿hm2，到2020 年建成高标准农田0.53 亿hm2。为落实《规划》提出的建设目标，我国已初步形成了统一建设标准[2]、统一评价标准[3]、统一上图入库[4]的建设管理体系。截至2016 年底，全国已建成高标准农田约0.32 亿hm2[5]。2019 年中央一号文件再次强调，2020年要确保建成0.53亿hm2高标准农田。当前，高标准农田建设已步入攻坚阶段，建设重点由布局谋划转向进度推进和监管考核。

现阶段国内外学者对高标准农田的划定与建设进行了大量研究。高标准农田建设之前，主要就高标准农田建设障碍因素识别[6-7]、需求预测[8]、区域划定[9]、适宜性评价[10-11]等进行了研究。高标准农田建设中，建设时序与整治模式[12-13]、土地整理[14-15]、农业可持续发展及对环境的影响[16-17]、深耕深松技术[18]等是主要研究方向。高标准农田建设后主要对高标准农田的违规利用及群众满意度等[19-21]方面进行了一定的探索。例如，张效敬等[22]、杨玲等[23]对建设后的高标准农田质量进行了地力评价。但目前高标准农田建设对耕地质量等级提升的影响，尤其是灌排指标对耕地质量综合等级提升的影响报道不多，同时高标准农田建设后耕地质量等级评价目前还没有统一的技术规范。本研究基于ArcGIS、县域耕地资源管理信息系统等软件平台开展泗县2020 年新建高标准农田耕地质量等级评价，将高标准农田建设前后耕地质量进行对比，并重点分析了高标准农田建设中灌排指标对耕地质量提升的贡献，旨在为高标准农田建设提升耕地质量提供一定的理论依据。

1.1 研究区域概况

泗县位于安徽省东北部，淮北平原东部、黄淮海平原的南端，地处苏皖两省交界地带。全县南北跨幅55 km，东西延伸35 km，跨东经117°40′～118°10′，北纬33°16′～33°46′。截至2020 年初泗县共下辖12 个镇、3 个乡，行政区域面积1 857 km2。总户籍人口96.1万，农业从业人员31.1万，是典型的农业大县。

泗县降雨量适中，沟、河、渠、塘、水库拦蓄水面2 918 hm2，一般能满足工农业用水和水产养殖需要。新汴河、濉河、龙河、沱河、唐河、石梁河上游排水可满足调节用水需要。地下水丰富，正常储水量10.5 亿m3，富水区约900 km2，占总面积50.3%，中等富水区约600 km2，占总面积33.6%。

泗县地处中纬度，属暖温带半湿润半干旱季风气候。四季分明，气候温和，光照充足，雨量适中，无霜期长，昼夜温差较大。水、气、热、光资源丰富。冬季盛行偏北风，气候干燥；
春季气温回升快，天气多变，雨水也随之逐渐增多；
夏季盛行偏南风，炎热多雨，而且雨量较集中；
秋季气温逐渐降低，雨水也随之减少。

从全县来看，泗县无障碍因素的耕地占69.20%，其余耕地存在的障碍因素主要是夹砂层和砂姜层。泗县夹砂层分布面积最多的黄圩镇，夹砂层耕地面积为3 846 hm2，占镇耕地面积的58.99%；
砂姜层分布面积最多的丁湖镇，其砂姜层耕地面积为6 701 hm2，占镇耕地面积的56.50%。

综上所述，该地区地形以平原为主，地势平坦，海拔较低，土壤肥沃，适宜各类农作物生长，具有得天独厚的农林牧业生产条件。但区域内经济发展水平不高，机械化耕作程度较低，境内缺乏大规模蓄水工程，雨洪资源难以得到充分利用。高标准农田建设对于泗县耕地质量等级的改善与提升具有重要作用，同时其对灌排评价指标影响较大。

1.2 高标准农田建设项目区概况

2019年泗县高标准农田建设共计7个项目区，涉及28个行政村，耕地面积共10 533 hm2。主要分布于中部地区，北部与西南部也有少量分布，均处于较为平坦的平原区，土壤类型以砂姜黑土和潮土为主，并有少量水稻土及棕壤分布。其中泗城镇三个村共1 067 hm2，屏山镇四个村共1 533 hm2，草沟镇四个村共1 467 hm2，丁湖镇四个村共1 200 hm2，黑塔镇六个村共2 933 hm2，黄圩镇四个村共733 hm2，瓦坊乡三个村共1 600 hm2。高标准农田分布见图1。

图1 泗县新建高标准农田分布Figure 1 Distribution of new high-standard farmland in Sixian

1.3 数据来源

本研究基础数据主要来自2019 年泗县高标准基本农田建设项目资料、2019 年泗县耕地质量监测点和采样点养分数据、2019 年耕地质量等级评价数据库、2019 年泗县土地利用现状图、2019 年泗县行政区划图及土壤图等。本次评价高标准农田建设前耕地质量等级数据采用2018 年泗县耕地例行监测点位、国控点位、省控点位数据和2019 年耕地质量等级评价相关数据。

1.4 评价方法

基于ArcGIS 软件、县域耕地资源管理信息系统平台，通过资料收集整理、调查点的布设采样与检测、基础属性和空间数据库建设、评价指标体系构建、评价单元确定与赋值、指标权重和隶属度确定等流程内容，计算耕地质量综合指数，再结合清洁程度判定，完成泗县高标准农田耕地质量等级划分和成果图件输出。

淮北平原属于黄淮海平原农业区，项目区内耕地质量等级评价的指标、权重和隶属度采用Delphi模型及层次分析法确定，根据国标黄淮海平原农业区评级模型，采用累加法计算每个评价单元的耕地质量综合指数，公式为：

式中：IFI为耕地质量综合指数，无量纲；
Fi为第i个因素隶属度，无量纲；
Ci为第i个因素的组合权重，无量纲。

由公式（1）可知，耕地质量综合指数为各指标权重与隶属度乘积之和。黄淮海区耕地质量等级划分标准如表1所示。

表1 黄淮海区耕地质量等级划分标准Table 1 The cultivated land quality grade delimit standard in Huang-Huai-Hai region

由表1 可知，黄淮海区耕地质量除一等地与十等地外，各等级综合指数差为0.031。从而可推导出单项评价指标对耕地质量综合等级影响公式：

式中：QGx为单个评价指标对耕地质量综合等级影响值，无量纲；
ΔIFIx为单个评价指标变化综合指数，无量纲；
F1为建设前单个指标隶属度，无量纲；
F2为建设后单个指标隶属度，无量纲；
Cx为单个指标组合权重，无量纲；
ΔS为指标提升面积，hm2；
S为项目区总面积，hm2；
A为项目区各等级综合指数差，黄淮海区为0.031。

2.1 高标准农田建设对耕地质量等级影响

2.1.1 高标准农田建设后耕地质量等级变化

通过计算高标准农田建设前后平均耕地质量等级，求得2018 年总项目区平均耕地质量等级为4.01，2019 年新建高标准农田后项目区平均耕地质量等级为2.93，平均耕地质量等级提升了1.08。具体分布情况见图2。

图2 泗县高标准农田建设前后耕地质量等级分布Figure 2 Distribution of cultivated land quality grade before and after construction of high-standard farmland in Sixian County

7 个项目区高标准农田建设前后耕地质量等级变化如表2所示。由表2 可知，草沟镇耕地质量提升最为显著，耕地质量平均等级上升2.62，变化率为50.68%；
其次为丁湖镇，耕地质量平均等级上升2.33，变化率为43.96%；
泗城镇因原耕地质量等级较高，耕地质量提升不显著，平均等级仅上升0.02，变化率为1.94%。各项目区在高标准农田建设后，耕地质量等级均有所提升。

表2 高标准农田建设前后各项目区耕地质量等级变化Table 2 Changes of farmland quality grade in each project area before and after construction of high-standard farmland

2.1.2 高标准农田建设后耕地质量等级分布变化

新建高标准农田建设区耕地质量共划分为6 个等级。用县域耕地资源管理信息系统软件对耕地质量评价结果属性数据库进行统计计算，分别对泗县高标准农田建设前后的耕地质量等级进行对比分析，检索统计耕地各等级的面积及图幅总面积，得到评价结果（表3）。

综合对比2018年和2019年高标准农田建设前后各等级面积变化（表3）可知，2019 年高标准农田建设后总项目区高产田面积显著增加了3 874 hm2，由此可以看出高标准农田建设后耕地质量等级明显提升。高标准农田建设区耕地总面积为10 533.3 hm2，2018年总项目区耕地等级分布处在1～8 等地，其中，5等地所占耕地面积最大，面积达到3 894 hm2，占整个项目区耕地总面积36.97%；
高产田所占面积为3 437 hm2，占比为32.63%；
2019 年总项目区耕地质量等级分布处在1～6 等地，耕地大多为3 等地，面积达到4 405 hm2。2019 年全区新建高标准农田的耕地质量平均等级为2.93。其中，一等地占总项目区耕地面积的13.37%，二等地占总项目区耕地面积的14.22%，三等地占总项目区耕地面积的41.82%，高产田面积占比提升至69.41%。高标准农田建设后，项目区内中、高产田面积显著提升，低产田完全消除。

表3 高标准农田建设前后总项目区不同耕地质量等级面积及占比Table 3 Area and proportion of different cultivated land quality grade in the total project area before and after high-standard farmland construction

在高标准农田建设后耕地质量等级评价中，各指标提升对耕地质量影响与指标权重有关，指标权重如表4 所示。根据高标准农田建设实施内容和耕地质量评价指标体系，由表4 数据可知，各指标权重由大到小依次为灌溉能力＞耕层质地＞质地构型＞有机质＞地形部位＞盐渍化程度＞排水能力＞有效磷＞速效钾＞pH＞有效土层厚度＞土壤容重＞地下水埋深＞障碍因素＞耕层厚度＞农田林网化＞生物多样性＞清洁程度。其中灌排能力提升对高标准农田耕地质量提升具有重要影响。

表4 高标准农田耕地质量等级评价各指标权重Table 4 The indicator weight of high-standard quality grade of farmland

2.2 高标准农田建设后各指标对耕地质量等级提升的影响

2.2.1 高标准农田建设对灌溉指标影响

项目区内现有部分蓄水塘，但总面积较小，蓄水能力不高，地表水难以得到有效利用。项目区长期以来的灌溉均以自然降水为主，但现有灌溉设备多为农户自有柴油动力机配备水泵及输水管道，动力不足，设备日趋老化，管道损毁现象较为普遍，同时缺乏集约化管理，旱季不能发挥灌溉作用。

针对项目区内实际情况，项目区内进行普通机井工程与高效节水灌溉工程建设，达到《高标准农田建设标准》（NY∕T 2148—2012）的要求，灌溉设施建成后，灌溉保证率达到75%，井灌区灌溉水利用系数0.80。

对泗县高标准农田建设前后的耕地质量等级评价的灌溉指标进行对比分析，得到评价结果见图3、表5。2018 年总项目区灌溉能力为充分满足的耕地面积为2 119 hm2，占整个项目区耕地总面积的20.12%，灌溉能力为满足的耕地面积为4 431 hm2，占比为42.07%，灌溉能力为基本满足的耕地面积为3 983 hm2，占比为37.81%。2019年总项目区灌溉能力为充分满足的面积达到2 953 hm2，占整个项目区耕地总面积的28.03%；
灌溉能力为满足的耕地面积为6 500 hm2，占比为61.71%；
灌溉能力为基本满足的耕地面积为1 080 hm2，占比为10.26%。综合对比2018 年和2019 年高标准农田建设前后灌溉能力面积变化可知，2019 年高标准农田建设后总项目区灌溉能力为满足和充分满足的耕地面积显著提升，其中灌溉能力为充分满足的耕地增加了834 hm2，占比增加7.91 个百分点；
灌溉能力为满足的耕地增加了2 069 hm2，占比增加19.64个百分点。

图3 高标准农田建设前后总项目区灌溉能力分布Figure 3 Distribution of irrigation capacity in the total project area before and after high-standard farmland construction

表5 高标准农田建设前后总项目区灌溉能力面积及占比Table 5 Irrigation capacity area and proportion of total project area before and after high-standard farmland construction

若默认理想状态下项目区内灌溉指标全部提升，计算QG灌溉得到判断矩阵，如表6所示。由判断矩阵综合计算得出实际情况下QG灌溉=0.25，说明项目区内灌溉能力的提升使耕地质量综合等级提升0.25。

表6 高标准农田建设前后灌溉能力（QG灌溉）判断矩阵Table 6 Judgment matrix of irrigation capacity on farmland quality grade before and after high-standard farmland construction

2.2.2 高标准农田建设对排水指标影响

项目区内水系发达，全县范围均有河流流经，但因沟渠年久失修，现已杂草丛生，淤积严重。同时区内田间斗、农沟数量较多，但因缺乏整治和管理，多数存在不同程度的淤积，且缺少桥涵等设施，导致暴雨季节内涝严重。因而针对整个项目区内的排水大、中、小沟进行治理，以提高项目区的排水能力，同时解决农村水系环境问题，达到5 年一遇的排涝标准。

对泗县高标准农田建设前后的耕地排水能力进行对比分析，得到评价结果见图4、表7。2018年总项目区排水能力为充分满足的耕地面积为2 113 hm2，占整个项目区耕地总面积的20.06%；
排水能力为满足的耕地面积为1 440 hm2，占比为13.67%；
排水能力为基本满足的耕地面积为6 980 hm2，占比为66.26%。2019 年总项目区排水能力为充分满足的耕地面积达到5 813 hm2，占整个项目区耕地总面积的55.19%，排水能力为满足的耕地面积为4 319 hm2，占比为41.00%，排水能力为基本满足的耕地面积为401 hm2，占比为3.81%。综合对比2018 年和2019 年高标准农田建设前后排水能力面积变化，2019年高标准农田建设后总项目区排水能力为满足和充分满足的耕地面积显著提升，其中排水能力为充分满足的耕地增加了3 700 hm2，占比增加35.13 个百分点；
排水能力为满足的耕地增加了2 879 hm2，占比增加了27.33 个百分点。

图4 高标准农田建设前后总项目区排水能力分布Figure 4 Distribution of drainage capacity in the total project area before and after construction of the high-standard farmland construction

表7 高标准农田建设前后总项目区排水能力面积及占比Table 7 Drainage capacity area and proportion of total project area before and after construction of high-standard farmland

若默认理想状态下项目区内排水指标全部提升，计算排水能力各隶属度QG排水得到判断矩阵，如表8所示。由判断矩阵综合计算得出实际情况下QG排水=0.31，说明项目区内排水能力的提升使耕地质量综合等级提升0.31。

表8 高标准农田建设前后排水能力（QG排水）判断矩阵Table 8 The judgment matrix of the drainage capacity on the farmland quality grade before and after construction of high-standard farmland

综上，高标准农田建设后耕地质量等级提升了1.08，其中灌排能力提升使耕地质量等级提升0.56，即灌排指标贡献率为51.85%。

2.2.3 耕地质量提升显著区域灌排能力贡献分析

由表2可知，项目区内草沟镇、丁湖镇、黑塔镇三个高标准农田建设区域的耕地质量等级改变最为显著。对三个区域高标准农田建设前后耕地质量等级进行对比分析，得到评价结果见图5。由图5可明显看出，三个项目区内耕地质量在高标准农田建设后显著提升。

图5 耕地质量提升显著区域高标准农田建设前后等级变化Figure 5 Grade changes before and after high-standard farmland construction with significantly improved quality of cultivated land

通过计算三个耕地质量提升显著区域高标准农田建设前后的灌溉、排水指标QG值，得出高标准农田建设前后耕地质量等级提升显著区域灌溉、排水指标对耕地质量等级的影响，结果见表9。由表9可知，在高标准农田建设后耕地质量等级提升较大的三个乡镇中，丁湖镇、黑塔镇灌排指标对耕地质量等级提升的贡献率超过50%，分别为58.30%和72.64%，草沟镇灌排指标的贡献率为33.21%。

表9 耕地质量等级提升显著区域灌排指标对耕地质量等级的影响Table 9 Influences of irrigation and drainage indicators on the quality grade of cultivated land significantly improved

2.2.4 高标准农田建设对耕地质量等级评价中其他各指标影响

高标准农田建设中除水利设施建设对耕地质量等级评价中灌溉能力、排水能力指标有较大影响以外，林业、农业等措施的实施对土壤容重、盐渍化程度、农田林网化指标也产生影响。

由耕地质量评价中各指标权重计算高标准农田建设中各主要影响指标使耕地质量提升的理论最大值，如表10所示。由表10数据可知，理论上对高标准农田耕地质量提升作用最明显的两项指标分别为灌溉能力和排水能力，即各指标由隶属度最低提升至隶属度最高的情况下，对高标准农田建设的影响较大。具体情况需根据项目区内实际情况进行分析。

表10 高标准农田建设中各主要影响指标使耕地质量提升的理论最大值Table 10 Theoretical maximum of the main influence indexes in the construction of high-standard farmland

本研究通过综合计算项目区内各指标对耕地质量等级提升的影响，得出灌排指标的提升对耕地质量等级提升的贡献率为51.85%，灌排指标是高标准农田建设后对耕地质量提升贡献最大的指标。

夏敏峰等[24]基于生态位理论对鄱阳湖平原区高标准农田障碍因子进行诊断，精准识别出研究区的耕地障碍度现状；
李子杰等[25]基于Moran′sI对耕地质量时空变化进行分析，进而分析了项目区耕地质量等级的时空变化情况；
张合兵等[26]基于耦合协调度模型对高标准农田建设区域进行优选，指出灌排能力是高标准农田耕地质量等级评价的主要影响指标。有研究表明灌排能力也是高标准农田区域划定[27]、空间稳定性评价[28]、综合效益评价[29]的重要参考指标。李瑞等[30]使用AHP 模糊综合评价法，对土壤改良、土地平整工程、农田水利工程、田间道路工程等高标准农田建设项目进行评价，发现耕地质量影响因素评价中农田水利工程评价分值变化最大，为高标准农田建设措施中对耕地质量等级影响最大的因素。白美健等[31]、王文浩等[32]对高标准农田水利工程建设的研究也得出了相似的结论，与本研究结果一致。但在前人研究中，大多依据多项指标进行综合分析，少有针对耕地质量等级评价体系中单项指标对整体项目区内耕地质量等级影响进行分析。

续图5 耕地质量提升显著区域高标准农田建设前后等级变化Contined figure 5 Grade changes before and after high-standard farmland construction with significantly improved quality of cultivated land

高标准农田耕地质量评价与区域性常规耕地质量等级评价应有所差异，可在耕地质量等级评价标准的基础上，针对高标准农田建设的特点增加评价指标，如道路通达度、耕地年产量等，同时将指标权重进行加权，增加相应的评价指标相关隶属度，使高标准农田建设后的耕地质量评价更加完善，具体评价标准体系的建立有待制定统一技术规范。

本研究通过分析高标准农田建设前后耕地质量及各指标对耕地质量等级提升的影响，得到以下结论：

（1）高标准农田建设使耕地质量等级大幅提升。高标准农田项目区建设前平均耕地质量等级为4.01，建设后平均耕地质量等级提升至2.93。建设完成后，二等地面积占比增加7.91个百分点，三等地面积占比增加28.87个百分点，四等地面积占比增加11.16个百分点；
中、高产田面积显著提升，低产田完全消除，高产田在项目区耕地中面积占比增加36.78个百分点。

（2）高标准农田建设后灌溉能力为充分满足的耕地面积占比增加7.91个百分点，灌溉能力为满足的耕地面积占比增加19.64 个百分点，灌溉能力为基本满足的耕地面积占比从37.81%减少到10.26%，灌溉能力提升使耕地质量综合等级提升0.25。

（3）高标准农田建设后排水能力为充分满足的耕地面积占比增加35.13 个百分点，排水能力为满足的耕地面积占比提升27.33 个百分点，排水能力为基本满足的耕地面积占比减少62.45 个百分点，排水能力提升使耕地质量综合等级提升0.31。

（4）在高标准农田建设中，灌排指标对耕地质量等级提升的贡献率达51.85%，是高标准农田建设中对耕地质量等级提升影响最大的因素。

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